高考物理總復習-選3-4-第2講-機械波課件

溫故自查1．機械波的產生(1)定義：機械振動在

中的傳播過程，叫做機械波．(2)產生條件：

(3)產生過程：沿波的傳播方向上各質點的振動都受它前一個質點的帶動而做

振動，對簡諧波而言各質點振動的

都相同，各質點只在自己的

附近振動．介質波源和介質．受迫振幅和周期平衡位置2．波的分類(1)橫波：質點的振動方向與

垂直，突起部分叫波峰，

部分叫波谷．(2)縱波：質點的振動方向與波的傳播方向在

，質點分布密的叫

，質點分布疏的叫

3．描述機械波的物理量(1)波長λ：兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移

的質點間的距離叫波長．傳播方向凹陷一條直線上密部疏部．總是相等在橫波中，兩個相鄰的

(或波谷)間的距離等于波長．在縱波中，兩個相鄰的

(或疏部)間的距離等于波長．在一個周期內機械波傳播的距離等于

(2)頻率f：波的頻率由

決定，在傳播過程中，只要波源的振動頻率一定，則無論在什么介質中傳播，波的頻率都

波峰密部波長．波源不變．(3)波速v：單位時間內振動向外傳播的距離，即

v＝波速與波長和頻率的關系：

，波速的大小由

決定．考點精析1．機械波的特點(1)介質依存性：機械波離不開介質，真空中不能傳播機械波．(2)能量信息性：機械波傳播的是振動的形式，因此機械波可以傳遞能量、傳遞信息．v＝λf介質(3)傳播不移性：在波的傳播方向上，各質點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波定向遷移．(4)時空重復性：機械波傳播時，介質中的質點不斷地重復著振源的振動形式，雖然距波源由近及遠振動依次落后，但振動快慢完全一致，具有時間上的重復性——周期；而介質中的不同位置處的一些特定質點具有完全相同“步調”的振動形式，這些相鄰的特定質點形成波的空間上的重復性——波長．(5)周期、頻率同源性：介質(包括在不同介質)中各質點的振動周期和頻率都等于振源的振動周期和頻率，而且在傳播過程中保持穩(wěn)定．(6)起振同向性：各質點開始振動的方向與振源開始振動的方向相同．2．對波長、波速及頻率概念的理解(1)對波長的理解①在波的傳播方向上，兩個相鄰的振動步調總相同的質點間的距離．②質點振動一個周期，波傳播的距離．③在橫波中，兩個相鄰的波峰或波谷之間的距離．④在縱波中，兩個相鄰的密部或疏部之間的距離．⑤在簡諧橫波波形圖線中，一個完整的正弦曲線在橫軸所截取的距離．⑥波長反映了機械波在傳播過程中的空間周期性．(2)對波速的理解①機械波在均勻介質中勻速傳播，波速就是指波在介質中的傳播速度．②同一類機械波在同一種均勻介質中的傳播速度是一個定值，波速的大小完全由介質來決定，和波的頻率無關．③注意區(qū)別：波的傳播速度與波源的振動速度是兩個不同的概念．④縱波和橫波的傳播速度是不同的．(3)對頻率的理解①在波的傳播方向上，介質各質點都做受迫振動，其振動是由振源的振動引起的，故各質點的振動頻率都等于振源的振動頻率．②當波從一種介質進入另一種介質時，波的頻率不變.溫故自查1．圖象：在平面直角坐標系中，用橫坐標表示介質中各質點的

；用縱坐標表示某一時刻，各質點偏離平衡位置的

，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，簡諧波的圖象是

(或余弦)曲線．2．物理意義：某一時刻介質中

相對平衡位置的位移．平衡位置位移正弦各質點考點精析振動圖象與波動圖象的比較振動圖象波動圖象研究對象一振動質點沿波傳播方向所有質點研究內容一質點位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質點的空間分布規(guī)律圖象振動圖象波動圖象物理意義表示一質點在各時刻的位移表示某時刻各質點的位移圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形態(tài)不變隨時間推移，圖象沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標距離表示一個周期表示一個波長形狀正弦函數(shù)或余弦函數(shù)的圖象溫故自查1．波的干涉(1)產生穩(wěn)定干涉的條件：頻率相同的兩列同性質的波相遇．(2)現(xiàn)象：兩列波相遇時，某些區(qū)域振動總是

，某些區(qū)域振動總是

，且加強區(qū)和減弱區(qū)互相間隔．(3)對兩個完全相同的波源產生的干涉來說，凡到兩波源的路程差為一個波長

時，振動加強；凡到兩波源的路程差為半個波長的

時，振動減弱．加強減弱整數(shù)倍奇數(shù)倍2．波的衍射(1)產生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔(縫)的尺寸跟波長

，或者比波長 。(2)現(xiàn)象：波繞過障礙物繼續(xù)傳播．考點精析1．波的疊加遵循什么規(guī)律？兩列波在空間相遇與分離時都保持其原來的特性(如f、A、λ、振動方向)沿原來方向傳播，而不相干擾，在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質點同時參與兩個振動，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和．差不多更?。?．關于加強點、減弱點的位移與振幅的理解(1)加強處和減弱處都是兩列波引起的位移的矢量和，質點的位移都隨時間變化，各質點仍圍繞平衡位置振動，與振源振動周期相同．(2)加強處振幅大，等于兩列波的振幅之和，即A＝A1＋A2，質點的振動能量大，并且始終最大，減弱處振幅小，等于兩列波的振幅之差，即A＝|A1－A2|，質點振動能量小，并且始終最小，若A1＝A2，則減弱處不振動．(3)加強點的位移變化范圍：－|A1＋A2|～|A1＋A2|，減弱點位移變化范圍：－|A1－A2|～|A1－A2|.溫故自查1．聲波(1)空氣中的聲波是

(2)能夠引起人耳感覺的聲波頻率范圍是：

.(3)能夠把回聲與原聲區(qū)分開來的最小時間間隔為

.縱波．20～20000Hz0.1s2．次聲波和超聲波(1)次聲波：頻率低于

的聲波．地震、臺風、核爆炸、火箭發(fā)射、海嘯等過程均產生次聲波．(2)超聲波：①概念：頻率高于20000Hz的聲波．②特點：

，穿透能力強．③應用：水中測位，金屬

，用于診斷、臨床治療等．20Hz方向性好探傷考點精析1．聲波的反射(1)入射波與反射波的方向關系①入射角：入射波與平面法線的夾角．反射角：反射波與平面法線的夾角．②在波的反射中，反射角等于入射角；反射波的波長、頻率和波速都跟入射波的相同．(2)特例：夏日轟鳴不絕的雷聲；在空房子里說話聽到聲音更響．2．聲波能發(fā)生干涉、衍射等現(xiàn)象，聲音的共振現(xiàn)象稱為聲音的共鳴．命題規(guī)律根據波的形成及傳播特點判斷某一時刻的波形或某質點的振動情況．[考例1](2010·浙江理綜)在O點有一波源，t＝0時刻開始向上振動，形成向右傳播的一列橫波．t1＝4s時，距離O點為3m的A點第一次達到波峰；t2＝7s時，距離O點為4m的B點第一次達到波谷，則以下說法正確的是()A．該橫波的波長為2mB．該橫波的周期為4sC．該橫波的波速為1m/sD．距離O點為3m的質點第一次開始向上振動的時刻為6s末[答案]BC(2010·安徽理綜)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，某時刻的波形如圖所示．P為介質中的一個質點，從該時刻開始的一段極短時間內，P的速度v和加速度a的大小變化情況是 ()A．v變小，a變大B．v變小，a變小C．v變大，a變大D．v變大，a變小[答案]D[解析]本題考查波動與質點振動方向之間的關系，突破點是在波傳播過程中，介質質點圍繞各自的平衡位置振動．由圖知波傳播方向沿x軸正方向，根據質點振動方向與波的傳播方向的關系可知P質點的速度方向在該時刻開始的一段極短時間內沿y軸正方向，即向該質點的平衡位置運動，因此P質點速度增大；質點P做簡諧運動，向平衡位置運動，離開平衡位置的位移減小，所受回復力減小，因此加速度a減小，即v變大，a減小，故只有選項D正確．命題規(guī)律根據所給波形，利用波的周期性和雙向性確定波長、周期、波速和傳播方向．[考例2]如圖所示，一根張緊的水平彈性長繩上的a、b兩點，相距14.0m，b點在a點的右方．當一列簡諧橫波沿此繩向右傳播時，若a點的位移達到正極大時，b點的位移恰為零，且向下運動，經過1.00s后，a點的位移為零，且向下運動，而b點的位移恰好達到負極大，則這列簡諧橫波的波速可能等于 ()A．14.0m/s B．10.0m/sC．6.00m/s D．4.67m/s[答案]BD[總結評述]波在傳播過程中，空間的周期性體現(xiàn)在波形的重復性，可以從波長著手來描述．時間的周期性體現(xiàn)在振動的重復性，可以從周期著手來描述，解答時要善于抓住實質，熟悉描述周期性的方法，提高分析和解決問題的能力．(2010·四川理綜)一列簡諧橫波沿直線由A向B傳播，A、B相距0.45m，右圖是A處質點的振動圖象．當A處質點運動到波峰位置時，B處質點剛好到達平衡位置且向y軸正方向運動，這列波的波速可能是 ()A．4.5m/s B．3.0m/sC．1.5m/s D．0.7m/s[答案]A命題規(guī)律(1)根據振動圖象，判斷波的傳播方向．(2)根據振動圖象，判斷波動圖象中某質點的振動情況．(3)根據波的傳播情況，判斷某質點的振動情況．[考例3](2010·全國Ⅱ理綜)一簡諧橫波以4m/s的波速沿x軸正方向傳播．已知t＝0時的波形如圖所示，則()[答案]ABA．a處質點的振動圖象B．b處質點的振動圖象C．c處質點的振動圖象D．d處質點的振動圖象[答案]B命題規(guī)律考查波的疊加原理、波的獨立性傳播原理、波的干涉、衍射產生的條件．[考例4]如圖所示表示兩列相干水波某時刻的波峰和波谷位置，實線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰實線與虛線間的距離為0.2m，波速為1m/s，在圖示范圍內可以認為這兩列波的振幅均為1cm，C點是相鄰實線與虛線間的中點，則 ()A．圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為2cmB．圖示時刻C點正處在平衡位置且向水面上運動C．F點到兩波源的路程差為零D．經0.1s，A點的位移為零[答案]BD兩列相干波在同一水平面上傳播，某時刻它們的波峰、波谷位置如圖所示．圖中M是波峰與波峰相遇點，是凸起最高的位置之一．回答下列問題：(1)由圖中時刻經T/4，質點M相對平衡位置的位移是________；(2)在圖中標出的M、N、O、P、Q幾點中，振動增強的點是________；振動減弱的點是________．[答案](1)0(2)M、O、P、Q

N[解析